CN101245831A - 双行星轮式换向机构 - Google Patents

Abstract

一种双行星轮式换向机构，其行星机构由一个太阳轮、一个行星架、一个齿圈和三个行星轮组构成，每个行星轮组有两个行星轮，太阳轮与无级自动变速器主动带轮固连，太阳轮与前进离合器内齿摩擦片连接，外齿摩擦片与输入轴和行星架固连，齿圈与倒档制动器的内齿摩擦片连接，外齿摩擦片与无级自动变速器壳体固连。本发明结构紧凑，操作灵活方便，易于实现自动化，避免打齿，工作稳定，运行可靠。

Description

双行星轮式换向机构

技术领域：

本发明涉及一种换向机构，属于汽车传动技术领域。

背景技术

由于发动机不能反转，因而不能反向提供机械动力，车辆传动中，金属带式无级变速器也只能同方向传递动力，不具备换向功能。而汽车在行驶过程中，不但要求能实现正向行驶而且还要求倒车，这就要求科技人员研制出一种在发动机始终保持正转的前提下，能够灵活方便的实现驱动轮正转、反转切换的换向机械装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种结构紧凑、操作灵活方便、易于实现自动化、避免打齿现象发生、运行稳定可靠、技术性能优良的双行星轮式换向机构。

本发明采用的技术方案是：这种双行星轮式换向机构其行星机构由一个太阳轮、一个行星架、一个齿圈和三个行星轮组构成，每个行星轮组有两个行星轮，三个行星轮组均布于齿圈和太阳轮中间的圆周上；太阳轮通过内花键与无级自动变速器主动带轮轴连接，太阳轮与前进离合器内齿摩擦片齿合连接，前进离合器外齿摩擦片)与输入轴和行星架固连，齿圈与倒档制动器的内齿摩擦片齿合连接，倒档制动器的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体固连，输入轴与行星架固连在一起。

本发明与现有技术惰轮等其它机构相比，虽然两者都能实现倒档功能，但本发明采用行星机构明显有如下优点：

1)行星机构轴向尺寸更紧凑；

2)因为采用湿式多片离合器控制换向，所以，相应的操作可以在离现场较远的地方，能有效避免危险的发生和操作的不方便性；

3)液压远程操作避免了手动直接操纵带来的疲劳性，易于实现自动化；

4)在换向过程中行星齿轮始终保持常啮合，避免了挂式换向机构的打齿现象发生。

5)工作稳定，运行可靠。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明前进档时动力传动方向示意图

图3为本发明倒档时动力传动方向示意图

图4为本发明实施例机械结构剖视图

具体实施方式：

参见附图，本发明的双行星轮式换向机构其行星机构由一个太阳轮1、一个行星架2、一个齿圈3、三个行星轮组4构成，每个行星轮组4有两个行星轮，三个行星轮组均布于齿圈3和太阳轮1中间的圆周上；太阳轮1通过内花键与无级自动变速器主动带轮轴连接，图中5为输出轴，太阳轮1与前进离合器6的内齿摩擦片连接，前进离合器6的外齿摩擦片与输入轴7和行星架2固连，齿圈3与倒档制动器8的内齿摩擦片连接，倒档制动器8的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体9固连，输入轴7与行星架2固连在一起。

参见图2，前进档分析：

行星架与输入轴固联成一体，始终与换向机构的输入轴保持同速。前进离合器的外齿摩擦片与输入轴合件即输入轴和行星架固联在一起，内齿摩擦片与太阳轮合件固联在一起。当前进离合器结合时，换向机构的输入轴合件与太阳轮固联在一起，无相对转动，动力从换向机构的输入轴直接传动到太阳轮。整个换向机构转速和转矩传递如图2所示：

前进挡的动力传递路线为：原动机(发动机)——换向机构的输入轴——前进离合器——太阳轮——无级自动变速器的主动带轮轴。

前进档的传动比为i_pg＝1，整个换向机构相当于旋转的刚体，齿圈也随着换向机构转动。因为没有相对运动，所以换向机构的机械效率最高，η＝1。

参见图3，倒档分析：

倒档离合器的外齿摩擦片与无级自动变速器的壳体固联在一起，内齿摩擦片与齿圈固联在一起。当倒档离合器结合时，倒档制动器起作用，换向机构的齿圈就与无级自动变速器的壳体固联在一起，无相对转动，从而达到固定齿圈的目的。整个换向机构各个旋转构件的转向和转矩传递如图3所示：

动力传递路线是：原动机(发动机)——换向机构的输入轴——行星架——行星齿轮——太阳轮——无级自动变速器的主动带轮轴。

倒档的传动比计算公式为：

$i_{\mathrm{pg}}=\frac{n_{H\_\mathrm{in}}}{n_{s\_\mathrm{out}}}=\frac{-\mathrm{\ρ}}{1-\mathrm{\ρ}}$

其中，i_pg——换向机构的传动比；

n_{R_in}——换向机构的输入转速(行星架的转速)；

n_{s_out}——换向机构的输出转速(太阳轮的转速)；

ρ——换向机构的结构参数ρ＝Z_s/Z_R；

Z_s——太阳轮齿数：

Z_R——齿圈齿数。

由公式可知此时换向机构的传动比为负值，正好实现倒车功能。此时，换向机构的机械效率η＜1，但换向机构处于倒档运行的时候是较少的，因此不会影响整个机构的工作效率。

参见图4实施例机械结构剖视图，输入端可由图中的输入轴7接原动机即发动机，输出端可由图示的太阳轮1内花键接动力输出机构即无级自动变速器主动带轮轴。图中，前进离合器6包括前进档油缸、活塞、复位弹簧、多片依次叠放的钢片和摩擦片。图中倒档制动器8包括倒档油缸、活塞、复合弹簧、多片依次叠放的钢片和摩擦片。图中10为输入轴合件。

现结合图4详细说明前进档、倒档和空档的具体实施过程。

1、前进档

油沿着油道流入前进档油缸，前进档油缸内油压迅速上升，前进档活塞在油压的作用下，被逐渐沿着X轴的反方向推挤。复位弹簧在前进档活塞的挤压下，将多层钢板及前进档摩擦片压紧，由于前进档内齿摩擦片通过花键和太阳轮焊合件结合，于是，太阳轮焊合件将与前进档内齿摩擦片实现同步转动。

在前进档油缸进油的同时，倒档油缸内的油则被释放，倒档油缸内油压迅速降低，作用在倒档活塞上的油压也随之消失，开始沿着X轴的方向运动，此时，复合弹簧不再受倒档活塞的挤压，受其弹性的影响，迅速恢复到原位置，于是，倒档摩擦片由紧压状态变为松动状态，从而与之相结合的太阳轮齿圈处于不受力状态。

在输入轴焊合件处于高速运转的状态下，由于与太阳轮焊合件通过花键结合的前进档内齿摩擦片被压紧，和行星架进行同步旋转运动，而太阳轮齿圈处于不受力的状态，于是，行星架在随着输入轴合件作旋转运动时，行星架与太阳轮焊合件结合为一个整体作同向运动，从而实现前进档。

2、倒档

倒档过程与前进档的过程相反。油沿着油道流入倒档油缸，倒档油缸内油压迅速上升，倒档活塞在油压的作用下，被逐渐沿着x轴的方向推挤。复合弹簧在被倒档活塞的挤压下，将多层钢板及倒档内齿摩擦片压紧，由于倒档内齿摩擦片通过花键和太阳轮齿圈相互结合，当倒档摩擦片被压紧不能进行旋转运动时，齿圈的旋转运动也同时被锁止。

在倒档油缸进油的同时，前进档油缸内的油则被释放，前进档油缸内油压迅速降低，作用在前进档活塞上的油压也随之消失，且其运动方向与倒档活塞运动方向相同，此时膜片弹簧和复位弹簧不再受前进档活塞的挤压，受其弹性的影响，迅速恢复到原位置，于是，前进档摩擦片由紧压状态变为松动状态，从而与之相结合的太阳轮焊合件处于不受力的状态。

在输入轴焊合件处于旋转状态下，由于太阳轮齿圈被卡住不能运转，而太阳轮焊合件处于不受力的状态，于是，行星架在随着输入轴合件旋转时，双排行星轮旋转，将动力传递给太阳轮，但是由于双排行星轮的作用，行星架的正向旋转运动将转换为太阳轮的反向旋转运动，从而实现倒档。这是由双排行星轮机构的结构参数决定的。

3、空挡

前进档油缸和倒档油缸都必须将其内的油排出，前进档油缸和倒档油缸内油压都将迅速降低，作用在前进档活塞和倒档活塞上的油压也随之消失，如前所述，由此引发的结果是使太阳轮齿圈和太阳轮焊合件都处于不受力的状态，因此无法传递转矩。

由于太阳轮承受着输入轴巨大的阻力，且太阳轮齿圈不受力，因此，当行星架随着输入轴焊合件高速运转时，太阳轮不能转动，行星轮围绕着太阳轮转动，从而实现空档。

Claims (1)

1、一种双行星轮式换向机构，其特征在于其行星机构由由一个太阳轮、一个行星架、一个齿圈和三个行星轮组构成，每个行星轮组有两个行星轮，三个行星轮组均布于齿圈和太阳轮中间的圆周上；太阳轮通过内花键与无级自动变速器主动带轮主动带轮轴连接，太阳轮与前进离合器内齿摩擦片连接，前进离合器外齿摩擦片与输入轴和行星架固连，齿圈与倒档制动器的内齿摩擦片连接，倒档制动器的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体固连，输入轴与行星架固连在一起。

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